The Exotic Excitations in Quantum Anomalous Hall Insulator / Superconductor Hybrid System

量子反常霍尔绝缘体/超导混合系统中的奇异激励

• 批准号: 21J15526
• 负责人: 大橋 良伊
• 金额: $ 0.32万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J15526/
• 关键词: エニオン; 量子ホール効果; 超伝導体; 分数量子ホール効果; 輸送現象

本研究はエキゾチックな準粒子励起であるマヨラナフェルミオンおよびパラフェルミオンが出現する舞台の開拓を目的としたものである。研究代表者はまず、従来より研究を行っている量子異常ホール絶縁体(QAH)と超伝導体(SC)とのハイブリッド系(QAH/SC)の発展を試みた。その結果、異方的超伝導体を用いたQAH/SCにおいて多様な表面状態が出現することを明らかとし、特に時間反転の破れたヘリカルマヨラナモードの存在を示した。また、特定の状況下では2次元Bogoliubov Fermi面が存在することも示した。また、さらなるエキゾチック励起の特性解明のため、表面にエニオン励起が存在する分数量子ホール系の輸送模型を舞台とし、新たな研究の発展に取り組んだ。分数量子ホール系では、2粒子の交換の際に任意の位相因子を獲得するエニオンと呼ばれる準粒子の存在が示されている。それらの中で特に非可換エニオンを用いることで量子演算の実現が期待されている現状である。そこで我々は、パフィアン状態と呼ばれる分数量子ホール状態に現れるイジングエニオン（非可換エニオンの一種）の観測を試みる一つの手法として、ヘテロ構造における量子ポイントコンタクトの系を提案した。パフィアン状態分数量子ホール系と整数量子ホール系をポイントコンタクトで接合することで、各キャリアの不整合性から生じる「アンドレーエフ的反射」の輸送プロセスが生じることを提案し、またそれらが準粒子励起の種類によって「選択的」であることを確認した。本研究が、現在も盛んに行われている分数量子ホール系の実験、およびエキゾチック励起の観測という観点において、一つの足掛かりとなることを期待している。

这项研究旨在开发出奇异的准粒子激发Moorana fermion和Parafermion出现的阶段。首席研究人员首先试图在他一直在研究过去研究的量子异常孔绝缘子（QAH）和超导体（SC）之间开发混合系统（QAH/SC）。结果，据揭示了使用各向异性超导体出现在QAH/SC中的各种表面状态，尤其是表明存在时间融合的，破裂的螺旋主要模式。它还表明，在某些情况下，有二维Bogoliubov费米表面。此外，为了进一步阐明外来激发的特征，我们努力使用分数量子厅系统的传输模型开发新的研究，并在表面上进行了任何激发。在分数量子霍尔系统中，显示了当两个粒子交换时获得任意相因子的准粒子的存在。其中，预计将通过尤其是使用非交通性的人来实现量子操作。因此，我们提出了异质结构中的量子点接触系统，是一种试图观察Ising enions（一种非共同纽约）的方法，该方法出现在分数量子霍尔状态中，称为Paffian状态。有人提出，通过将Paffian-State分数量子厅系统与整数量子厅系统连接在一起，并具有点接触，这是每个载体不一致而导致的“ Andreief反射”的运输过程，并且根据Quasiparticle兴奋的类型，它们是“选择性”的。我们希望这项研究将在持续的分数量子厅系统的繁荣实验和外来激发的观察结果上作为垫脚石。

项目成果

Andreev-like Reflection in the Pfaffian Fractional Quantum Hall Effect

• DOI: 10.7566/jpsj.91.123703
• 发表时间: 2022-08
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan
• 影响因子: 1.7
• 作者: R. Ohashi;Ryota Nakai;T. Yokoyama;Yukio Tanaka;K. Nomura

パフィアン状態分数量子ホール効果におけるアンドレーエフ的反射の理論

普芬态分数量子霍尔效应中的类安德列夫反射理论

• 发表时间: 2022
• 作者: Horio Yuka;Shichiri Mototada;Isegawa Yuji;大橋良伊
• 通讯作者: 大橋良伊